Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Глава IV. «Основы селекции и биотехнологии»





Селекция (от лат. selectio — выбор, отбор)

Ø наука, разрабатывающая методы создания сортов и гибридов сельскохозяйственных растений и пород животных с нужными человеку признаками.

Ø отрасль сельскохозяйственного производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, пород животных. Основные направления селекции: растений на урожайность или животных на продуктивность; на качество продукции; растений — на зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям, приспособленность к высоким дозам удобрений и др. приемам интенсивных технологий; животных — на плодовитость и др. Методы селекции: отбор, гибридизация, мутагенез, клеточная и генная инженерия.

Ø наука о создании новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов.

 

Задачи селекции:

Ø повышение урожайности сортов и продуктивности пород, штаммов;

Ø повышение устойчивости к заболеваниям и климатическим условиям;

Ø создание пород и сортов, пригодных для механизированного или промышленного выращивания и разведения;

Ø исследование роли среды в развитии признаков и свойств организмов.

 

 

 
 

 

 


Порода, сорт, штамм– это совокупность особей одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся определенными наследственными свойствами.

Методы селекции:

Гибридизация- скрещивание разнородных в наследственном отношении организмов. Один из важнейших факторов эволюции биологических форм в природе. Применяют для получения хозяйственно ценных форм животных и растений. Скрещивание особей одного и того же вида (различных подвидов, сортов, пород или линий) называется внутривидовой гибридизацией, а различных видов или родов — отдаленной гибридизацией.

Инбридинг - скрещивание близкородственных организмов, при этом получаются чистые линии. У самоопыляющихся растений (пшеница, ячмень, цитрусовые и др.) инбридинг — нормальное явление. У животных и перекрестноопыляемых растений при длительном инбридинге возможно возникновение уродств, снижение продуктивности, жизнеспособности или гибель особей. При скрещивании чистых линий у гибридов первого поколения часто проявляется явление гетерозиса – гибридной силы.

 


Расщепление при инбридинге

Аутбридинг - скрещивание неродственных организмов разных пород, сортов и видов. Используют в животноводстве и растениеводстве для предотвращения вредных последствий близкородственного скрещивания (инбридинга) и др.

Неродственная гибридизация может быть: внутривидовой и отдаленной

( лошадь + осел = мул, белуга + стерлядь = бестер, тритикале = пшеница + рожь).

Способ преодоления бесплодия при отдаленной гибридизации путем получения полиплоидов предложил Г.Д. Карпеченко.

Массовый отбор (по внешним фенотипическим признакам) – применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений, у животных не применяется.

Индивидуальный отбор – применяется у самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи. У животных применяется жесткий индивидуальный отбор по хозяйственно ценным признакам, выносливости, экстерьеру.

Биотехнология - биологическое использование биологических процессов и систем на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов, культур клеток и тканей растений и животных с заданными свойствами.

Биотехнология - использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. Развивается микробиологический синтез ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и т. п. Перспективно промышленное получение других биологически активных веществ (гормональных препаратов; соединений, стимулирующих иммунитет, и т. п.) с помощью методов генетической инженерии и культуры животных и растительных клеток.

Клеточная инженерия - создание клеток нового типа на основе их гибридизации, реконструкции и культивирования. В узком смысле слова под этим термином понимают гибридизацию протопластов или животных клеток, в широком - различные манипуляции с ними, направленные на решение научных и практических задач. Является одним из основных методов биотехнологии.

Протопласт - все содержимое клетки, за исключением клеточной оболочки. При плазмолизе растительной клетки протопласт отделяется от жесткой пекто - целлюлозной клеточной оболочки.

Протопласт - клетки, полностью лишённые клеточной стенки и имеющие только клеточную мембрану, которая ограничивает цитоплазму с различными органоидами.

 

 

 

 


Культура ткани - метод длительного сохранения и выращивания в специальных питательных средах клеток, тканей, небольших органов или их частей, выделенных из организма человека, животных и растений. Основан на методах выращивания культуры микроорганизмов, обеспечивающих питание, газообмен и удаление продуктов обмена культивируемых объектов. Одно из преимуществ метода тканевых культур — возможность наблюдения за жизнедеятельностью клеток с помощью микроскопа.

 

Генная инженерия - методы молекулярной биологии и генетики, связанные с целенаправленным конструированием новых, не существующих в природе сочетаний генов. Основана на извлечении из клеток какого-либо организма гена (кодирующего нужный продукт) или группы генов, на соединении их со специальными молекулами ДНК (т.н. векторами), способными проникать в клетки другого организма (главным образом микроорганизмов) и размножаться в них. Наряду с клеточной инженерией лежит в основе современной биотехнологии. Открывает новые пути решения некоторых проблем генетики, медицины, сельского хозяйства. С помощью генетической инженерии был получен ряд биологически активных соединений — инсулин, интерферон и др.

Биогумус – естественное высокоэффективное органическое удобрение.

Вавилов Н.И. – селекционер, выделил 7 центров происхождения культурных растений:

1. Восточноазиатский (Китай, Япония, Корея) – родина сои, проса, гречихи, многих плодовых и овощных культур.

2. Южноазиатский тропический (Индия, Индокитай, Южный Китай) – родина риса, сахарного тростника, цитрусовых, многих овощных культур.

3. Юго – Западноазиатский (Средняя Азия, Малая Азия, Афганистан, Ю–З Индия) – родина пшеницы, ржи, бобовых культур, льна, конопли, моркови, винограда и др.

4. Средиземноморский – родина капусты, свёклы, маслин.

5. Абиссинский (Африка) – родина твёрдой пшеницы, сорго, бананов, кофе.

6. Центральноамериканский (Мексика) – родина кукурузы, какао, тыквы, табака, хлопчатника.

7. Южноамериканский (Южная Америка) – родина картофеля, ананаса, хинного дерева.

 

 

 

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости (сформулировал Н.И.Вавилов): виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений, в общем, характеризуются определённым циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство.

Гетерозис - свойство гибридов первого поколения превосходить по жизнестойкости, плодовитости и другим признакам лучшую из родительских форм. Во втором и последующих поколениях гетерозис обычно затухает. Гетерозис растений и животных используют как важный прием повышения урожайности и продуктивности.

 

 

 


 

Явление гетерозиса.

 

Клон - популяция клеток или организмов, происшедших от общего предка путем бесполого размножения. Клон - основная единица учета в генетике микроорганизмов. Клонирование клеток применяют в онкологии, генетике соматических клеток и др. Новый метод получения клона растений — выращивание их из одной клетки с применением клеточной культуры.

Клонирование - искусственное получение генетически идентичных организмов с помощью экспериментальных манипуляций с яйцеклетками (ооцитами) и ядрами соматических клеток животных in vitro и in vivo, подобно тому, как в природе появляются однояйцовые близнецы.

 

 

Схема генетического клонирования овцы.

 

Мичурин И.В. – учёный – селекционер:

1. Вывел около 300 новых сортов плодовых растений.

2. Разработал множество селекционных методов.

Метод ментора:

Ø гибридный сеянец – привой + взрослое растение – подвой (в его сторону получают изменения)

Ø гибридный сеянец – подвой + черенок (с нужными свойствами) – привой.

Мутагенез- процесс возникновения в организме наследственных изменений - мутаций. Основа мутагенеза - изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию.

 
 

 

 


Одомашнивание - приручение диких животных и превращение их в домашних, специально разводимых человеком. Большинство домашних животных (собака, овца, крупный рогатый скот и др.) было одомашнено в период между палеолитом и неолитом (10-5 тыс. лет назад). Продолжается доместикация новых видов (антилопы, лось, норки и др.).

Полиэмбриония – искусственное образование нескольких зародышей из одной зиготы ценных пород с последующим их введением в матку беспородных животных.

 

Глава V. «Экосистема»

Экосистема – совокупность совместно обитающих организмов и условий их существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и функционирующих как единое целое.

Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой.

Среда обитания – часть природы, которая окружает живые организмы и оказывает на них прямое или косвенное воздействие.

Экологический фактор – любой компонент среды, способный оказывать влияние на организмы.

Абиотические факторы - элементы неживой природы, воздействующие на живой организм (свет, температура, влажность и т. д.).

Биотические факторы – все виды влияния на организмы со стороны других живых организмов.

1.нейтрализм – организмы не оказывают влияния друг на друга (белка и лось).

2.аменсализм – один вид угнетается, другой не извлекает пользы (светолюбивые травы и ель)

3.комменсализм – один вид получает пользу, другой не испытывает вреда:

а) нахлебничество – потребление остатков пищи хозяина (песцы и белые медведи).

б) квартиранство – использование одними видами других в качестве убежища или жилища (в гнездах птиц и норах грызунов живут членистоногие).

в) сотрапезничество – потребление разных веществ или частей из одного и того же ресурса (почвенные бактерии-сапрофиты и высшие растения).

4.протокооперация – совместное существование выгодно для обоих видов, но не обязательно для них (опыление пчелами разных растений).

5.мутуализм – устойчивое взаимовыгодное сожительство двух организмов разных видов (птица-кедровка и кедровая сосна).

6.симбиоз – неразделимые взаимополезные связи двух видов (лишайник состоит из водорослей и грибницы гриба).

7.хищнечество – организмы одной популяции служат пищей для другой (заяц и волк).

8.паразитизм - организмы одного вида живут за счет питательных веществ или тканей организма другого вида в течение определенного времени (блоха и собака).

9.конкуренция:

а) внутривидовая (борьба львов за территорию).

б) межвидовая (лиса и волк).

Антропогенные факторы – все формы человеческой деятельности, которые оказывают воздействие на живую природу.

Толерантность – способность выдерживать изменения условий жизни

( колебание температуры).

Закон минимума Либиха: даже единственный фактор за пределами зоны своего оптимума приводит к стрессовому состоянию и в пределе – к гибели организма.

Закон минимума: « Успешную жизнедеятельность организма ограничивает экологический фактор, количество и качество которого близки к минимуму, необходимому организму».

Зона оптимума – то значение фактора, которое наиболее благоприятно для жизнедеятельности, роста и размножения организма.

Диапазон выносливости – диапазон изменчивости фактора, в пределах которого возможна жизнедеятельность организмов.

Пределы выносливости – крайние значения фактора, за которыми условия становятся непригодными и вызывают гибель организмов.

Стрессовые зоны– зоны между зоной оптимума и крайними точками, характеризующиеся увеличением или уменьшением действия фактора, что ухудшает жизнедеятельность особей.

Адаптация – процесс и результат приспособления организмов к условиям окружающей среды.

Анабиоз– состояние организма, при котором жизненные процессы очень сильно замедляются.

Фотопериодизм – приспособление, регулирующее сезонные явления, является реакцией организма на изменение продолжительности дня

(стремление к отлету у перелетных птиц).

Экологическая ниша определяется совокупностью всех факторов, которая требуется для существования вида, а также его ролью в биологическом сообществе (в саваннах: зебры обрывают верхушки трав, антилопы гну поедают определенные виды растений, антилопы топи кормятся высокими стеблями).

Биоценоз – исторически сложившаяся, устойчивая система, состоящая из биологических компонентов (совокупность популяций разных видов), занимающая ареал с однородными условиями существования, характеризуется определенными отношениями организмов между собой и приспособленностью к окружающей их среде. Это открытая система.

Биогеоценоз – устойчивая система, состоящая из биоценоза и неорганических компонентов (горные породы, вода). Характеризуется относительно самостоятельным обменом веществ и особым типом использования потока энергии, приходящей от Солнца, границы которой определены растительным сообществом.

Зооценоз – сообщество животных.

Фитоценоз – сообщество растений.

Микробоценоз – сообщество микроорганизмов.

 

Параметры, характеризующие биогеоценозы:

Ø Видовое разнообразие – число видов, образующих биоценоз.

Ø Плотность популяции – количество особей данного вида на единицу площади или в единице объема.

Ø Биомасса – общее количество органического вещества всей совокупности особей с заключенной в ней энергией.

Ø Биологическая продуктивность – скорость продуцирования биомассы.

Первичная продуктивность – биомасса, образованная в экосистеме автотрофными организмами.

Вторичная продуктивность – биомасса, создающаяся консументами и редуцентами.

Экологическая структура – соотношение групп видов, занимающих определенные экологические ниши, выполняющих определенные функции в сообществе.

Структура биоценозов состоит из пищевых уровней:

1. Продуценты – автотрофы, которые в процессе жизнедеятельности синтезируют из неорганических веществ органические соединения, используя в качестве источника углерода углекислый газ (растения, фотосинтезирующие и хемосинтезирующие бактерии).

2. Консументы – гетеротрофные организмы, которые используют синтезированную продуцентами биомассу для собственной жизнедеятельности (животные, растения-хищники, хищные грибы).

3. Редуценты – гетеротрофы, перерабатывающие мертвое органическое соединение (микроорганизмы, грибы).

Структура экосистем:

Ø морфологическая – представлена жизненными формами, внешний вид организма (деревья, кустарники, травы).

Ø пространственная – различные жизненные формы определенным образом пространственно обособлены, например, ярусность по вертикали, микрогруппировки по горизонтали.

Ø трофическая структура представлена разными связями между организмами, в основном пищевыми цепями.

Круговорот веществ в экосистеме

 

Правила экологической пирамиды:

Ø пирамида биомассы показывает соотношение биомассы организмов разных трофических уровней, причем масса каждого последующего звена прогрессивно уменьшается.

Ø пирамида численности отражает плотность населения организмов на трофическом уровне.

Пример экологической пирамиды

 

Пастбищная пищевая цепь – пищевая цепь, которая начинается от растений.

Детритная цепь – цепь питания, начинающаяся с детрита.

Динамическое равновесие – состояние экосистемы, при котором количество продукции, синтезируемой зелеными растениями и другими продуцентами, в энергетическом отношении соответствует потребностям экосистемы.

Экологическое нарушение – внезапные изменения в естественных экосистемах, которые вызывают резкое увеличение численности популяции одних видов и гибель других.

Экологическая сукцессия - последовательная смена одних сообществ другими на определенной территории (зарастание водоема).

Первичная сукцессия возникает на субстратах, не затронутых почвообразованием, и связана с формированием не только фитоценоза, но и почвы (лишайники на камнях)

Вторичная сукцессия развивается на месте сформировавшихся биоценозов после их разрушения, например, в результате засухи, пожара.

Агробиоценозы– искусственные экосистемы растений, животных, грибов и микроорганизмов, созданные для получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаемые человеком (пастбища, поля, парки, сады).






Дата добавления: 2014-11-12; просмотров: 688. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.094 сек.) русская версия | украинская версия